Este documento describe diferentes tipos de satélites artificiales, incluyendo satélites astronómicos como el Telescopio Espacial Hubble, satélites de comunicaciones geosincrónicos, satélites de observación terrestre como los satélites meteorológicos Meteosat, y estaciones espaciales como la Estación Espacial Internacional. Explica brevemente cómo funcionan y sus principales características y aplicaciones.

1. SATÉLITES
Aitor Cayón Ruano 2ºBACH
Colegio San José Niño Jesús

2. ÍNDICE
• Satélites artificiales.
– Satélites astronómicos.
– Satélites de comunicación.
– Satélites de observación terrestre.
– Estaciones espaciales.
• Ponerlos en órbita.
• Órbitas.

3. SATÉLITES ARTIFICIALES
• Un satélite artificial es una nave espacial
fabricada en la Tierra o en otro lugar del
espacio y enviada en un vehículo de
lanzamiento, un tipo de cohete que envía una
carga útil al espacio. Los satélites artificiales
pueden orbitar alrededor de asteroides,
planetas. Tras su vida útil, los satélites
artificiales pueden quedar orbitando como
basura espacial.

4. TIPOS DE SATÉLITES
1. • Satélites astronómicos.
2. • Satélites de comunicaciones.
3. • Satélites de observación terrestre.
4. • Estaciones espaciales.

5. 1. SATÉLITES ASTRONÓMICOS
• Un observatorio espacial, también conocido
como telescopio espacial, es un satélite artificial
que se utiliza para la observación de planetas,
estrellas, galaxias y otros cuerpos celestes de
forma similar a un telescopio en tierra. Se han
lanzado una cantidad importante de telescopios
espaciales a órbita desde que Cosmos 215,
considerado el primer observatorio espacial,
fuese lanzado el 18 de abril de 1968,
proporcionando mayor información y
conocimiento del cosmos.

6. 1.1 VENTAJAS
• • Un telescopio en el espacio no sufre la contaminación
lumínica producida por las ciudades cercanas. Además, no
está afectado por el titilar producido debido a las
turbulencias térmicas del aire.
• • La atmósfera terrestre añade una distorsión
importante en las imágenes, conocida como aberración
óptica. La capacidad de resolución de los telescopios en
tierra se reduce de forma importante. Un telescopio
espacial no observa a través de la atmósfera, por lo que su
capacidad siempre rinde cerca del máximo teórico.
• • La atmósfera, además, absorbe una porción
importante del espectro electromagnético, por lo que
algunos observaciones son prácticamente imposibles de
realizar desde tierra.

7. 1.2 DESVENTAJAS
• • El coste elevado, principalmente en el lanzamiento. Los
costes para utilizar un cohete de tamaño medio pueden
alcanzar los 250 millones de dólares, y utilizar el
transbordador espacial duplica ese precio.
• • La imposibilidad de mantenimiento. Excepto el
telescopio espacial Hubble, que ha recibido mantenimiento
por parte de misiones del transbordador espacial, si un
observatorio espacial no funciona no puede ser
reemplazado.
• • La vida útil corta. La mayoría de los telescopios
espaciales deben ser refrigerados y cuando los líquidos de
refrigeración se terminan no se puede llenar el depósito
con líquido nuevo.

8. 1.3 EL TELESCOPIO HUBBLE
• Observa principalmente la
zona del espectro visible y
la zona del ultravioleta
cercano. Fue lanzado al
espacio el 24 de abril de
1990 y se trata de un
proyecto conjunto entre la
NASA y la ESA. Una misión
de servicio del
transbordador espacial de
1997 le dotó de capacidad
de observar infrarrojo
cercano.
Telescopio Hubble

9. 1.3 EL TELESCOPIO HUBBLE
(CARACTERÍSTICAS)
• El HST es un telescopio de tipo reflector y su
espejo primario tiene un diámetro de 2,4 m. El
telescopio tiene una masa en torno a 11
toneladas, de forma cilíndrica con una
longitud de 13,2 m y un diámetro máximo de
4,2 m. Está situado en los bordes exteriores de
la atmósfera, en órbita circular alrededor de la
Tierra a 593 kilómetros sobre el nivel del mar,
que tarda en recorrer entre 96 y 97 minutos.

10. 1.3 EL TELESCOPIO HUBBLE
(INSTRUMENTOS)
• Para la exploración del cielo incorpora en la actualidad
cuatro instrumentos con capacidad de obtener imágenes y
espectros, un espectrógrafo y tres sensores de guiado fino
que pueden actuar como interferómetros. Para la
generación de electricidad se emplean dos paneles solares
que alimentan las cámaras, los cuatro motores empleados
para orientar y estabilizar el telescopio, los equipos de
refrigeración de los instrumentos y la electrónica del
telescopio. Así mismo, el HST dispone de baterías
recargables a partir de los paneles solares que le permiten
utilizar la electricidad almacenada cuando la Tierra eclipsa
el Sol o cuando la orientación de los paneles solares no es
la apropiada.

11. Equipamiento del telescopio espacial Hubble

12. 1.4 CAPTURAS DEL HUBBLE
Nebulosa del Águila
Nebulosa Ojo de gato

13. 2. SATÉLITES DE COMUNICACIONES
• Debemos definir al satélite de comunicaciones
como "un repetidor radioeléctrico ubicado en el
espacio, que recibe señales generadas en la
tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la
tierra". Es decir es un centro de comunicaciones
que procesa datos recibidos desde nuestro
planeta y los envía de regreso, bien al punto que
envió la señal, bien a otro distinto. Los satélites
pueden manipular datos, complementándolos
con información del espacio exterior, o pueden
servir sólo como un espejo que rebota la señal.

14. 2.1 FUNCIONAMIENTO
Los satélites comerciales funcionan en tres bandas de frecuencias, llamadas C, Ku y Ka.
La gran mayoría de emisiones de televisión por satélite se realizan en la banda Ku
Banda
Frecuencia ascendente
(GHz)
Frecuencia descendente
(GHz)
Problemas
C
5,925 - 6,425
3,7 - 4,2
Interferencia
Terrestre
Ku
14,0 - 14,5
11,7 - 12,2
Lluvia
Ka
27,5 - 30,5
17,7 - 21,7
Lluvia
Cada una de las bandas utilizadas en los satélites se divide en canales. Para cada canal
suele haber en el satélite un repetidor, llamado transponder o transpondedor, que se
ocupa de capturar la señal ascendente y retransmitirla de nuevo hacia la tierra en la
frecuencia que le corresponde.

15. 2.1 FUNCIONAMIENTO
La señal emitida desde la Tierra es
enviada a los satélites y redirigida de
nuevo al planeta. La emisión y
recepción se realiza mediante antenas.

16. 2.2 CARACTERÍSTICAS
• Los satélites de comunicaiones son geosíncronos
describen órbitas sobre el ecuador terrestre con la
misma velocidad angular que la Tierra, es decir,
permanecen inmóviles sobre un determinado punto
sobre nuestro globo. Un solo satélite geosíncrono de
gran altitud puede proporcionar comunicaciones
confiables aproximadamente a un 40% de la superficie
terrestre. Los satélites permanecen en órbita como
resultado del equilibrio entre las fuerzas centrífuga y
gravitacional. Los satélites geosíncronos giran en
círculo directamente sobre el ecuador a 35.000 km
sobre la superficie de la Tierra a una velocidad de
11.000 km/h.

17. 3. SATELITES DE OBSERVACIÓN TERRESTRE
• Los satélites de observación terrestre son
satélites artificiales diseñados para observar la
Tierra desde una órbita. varían en función del
tipo de órbita que describen, la carga útil que
lleven a bordo y, en cuanto a los instrumentos de
generación de imágenes, la resolución espacial,
las características espectrales y la amplitud de
franja de los sensores. Están diseñados
específicamente para aplicaciones no militares
como control del medio ambiente, meteorología,
cartografía, etc.

18. 3.1 FUNCIONAMIENTO
• Los satélites de observación de la tierra, se dividen, según su
órbita, en satélites de órbita baja ( LEO) y satélites de órbita
geoestacionaria (GEO).
• • Los LEOs varían en un rango de típicamente, 200 a 1200
km sobre la superficie terrestre, lo que significa que poseen
periodos comprendidos entre 90 minutos y 5 horas y por lo
tanto son excelentes candidatos para realizar exploraciones
exhaustivas de la superficie terrestre(detección de incendios,
determinación de la biomasa, estudio de la capa de ozono,
etc.).
• • Los GEOs tienen una órbita fija a 35875 km de distancia,
en órbita ecuatorial. Además, por las características de la
órbita geoestacionaria, siempre permanecen fijos en el mismo
punto. Son excelentes para estudios de meteorología
(Meteosat).

19. 3.1 FUNCIONAMIENTO
Satélite GEO
Satélite LEO
TRMM: Misión de Medición de
Lluvias tropicales
GOES: Satélite Geoestacionario
Operacional Ambiental

20. 3.2 METEOSAT
• El satélite Meteosat es el más conocido, debido a la
circulación diaria de sus imágenes a través de los
informes meteorológicos de varios programas de
noticias. El primer Meteosat fue lanzado el 23 de
noviembre de 1977 y funcionó hasta 1979. Por
iniciativa de Francia, es la contribución europea al
sistema de observación mundial dedicado a la
meteorología y la climatología. Meteosat gira a 100
rpm alrededor de su eje principal. Desde una altitud de
35.800 km, abarca Europa, África, Oriente Medio, la
parte oriental de América del Sur y el Océano Atlántico
y el Océano Índico occidental.

21. 3.2 METEOSAT
Ciclón tropical captado
por el Meteosat-7
Satélite Meteosat

22. 4. ESTACIONES ESPACIALES
• Una estación espacial es una construcción artificial
diseñada para hacer actividades en el espacio exterior, con
diversos fines. Se distingue de otra nave espacial tripulada
por su carencia de un sistema de propulsión principal (en
lugar de eso, otros vehículos son utilizados como transporte
desde y hacia la estación), y de medios de aterrizaje. Por su
diseño, las estaciones espaciales están destinadas a orbitar
la Tierra, o el cuerpo celeste donde hayan sido puestas en
órbita. Las estaciones espaciales son también usadas para
estudiar los efectos a largo plazo del vuelo espacial sobre el
cuerpo humano y como plataforma para albergar
laboratorios donde se realizan numerosos y prolongados
estudios científicos sobre aspectos que pueden ser útiles
en otros vehículos espaciales.

23. 4.1 PRINCIPALES ESTACIONES
ESPACIALES
• Estación Espacial Internacional: La Estación Espacial Internacional
(EEI), también conocida como la Estación Orbital Internacional, es
un centro de investigación en la órbita terrestre, cuya
administración, gestión y desarrollo está a cargo de la cooperación
internacional.
• MIR: La estación espacial rusa Mir fue diseñada para proporcionar
largos periodos de acomodación a sus tripulantes mientras
estuvieran en órbita alrededor de la Tierra. Fue lanzada el 20 de
febrero de 1986 desde el Cosmódromo de Baikonur, en Kazajstán.
• Skylab: La Skylab era un enorme satélite, una estación experimental
que tan sólo permaneció en la órbita de la Tierra durante seis años.
Su principal objetivo consistía en demostrar que los humanos
podían vivir y trabajar en el espacio durante períodos prolongados
de tiempo, con la intención de expandir nuestro conocimiento
sobre la astronomía solar. Para lograrlo, disponía de un laboratorio
para estudiar los efectos de la microgravedad y de un observatorio
solar.

24. 4.2 ESTACIÓN ESPACIAL
INTERNACIONAL
• El proyecto funciona como una estación
espacial permanentemente tripulada, en la
que rotan equipos de astronautas e
investigadores de las cinco agencias del
espacio participantes: la NASA, la Agencia
Espacial Federal Rusa, la Agencia Japonesa de
Exploración Espacial, la Agencia Espacial
Canadiense y la Agencia Espacial Europea
(ESA). Está considerada como uno de los
logros más grandes de la ingeniería.

25. 4.2 ESTACIÓN ESPACIAL
INTERNACIONAL (CARACTERÍSTICAS)
• DATOS DE 2012
• Longitud del módulo: 51 metros (167,3 pies)
• Longitud del rack: 109 metros (357,5 pies). (Prácticamente el
equivalente a un campo de fútbol incluida su área exterior)
• Longitud de los paneles solares: 73 metros (239,4 pies)
• Masa: (419.455 kilogramos) (924.739 libras)
• Volumen habitable: (388 metros cúbicos) 13.696 pies cúbicos
• Volumen presurizado: (916 metros cúbicos) 32.333 cubic feet
• Producción de energía: 8 paneles solares = 84 kilowatts
• Número de personas por cada expedición: 6
• Laboratorios: 4
• Velocidad: 27.743 km/h
• Altura aproximada: 400 km

26. 4.2 ESTACIÓN ESPACIAL
INTERNACIONAL (ESTRUCTURA)

27. PONER EN ÓRBITA
• Cuando existe una combinación adecuada de impulso ascendente y
horizontal, los controladores terrestres pueden colocar un satélite
en una órbita de cualquier tamaño y forma. Cuanto más fuerte sea
el impulso ascendente, más larga será la órbita; y a mayor impulso
horizontal, más elíptica será ésta también.
• Para colocar en órbita elíptica un satélite, desde la Tierra se le
imprime el impulso necesario para contrarrestar la fuerza de
atracción del planeta; de este modo, el satélite se aleja de la
curvatura terrestre. Pero la gravedad de nuestro planeta está
constantemente ejerciendo fuerza sobre el satélite y a fin de
cuentas éste reduce su velocidad y empieza a caer. Sin embargo, la
inercia lateral del satélite lo hace eludir la Tierra y al ir cayendo
acelera nuevamente, de manera que cuando ha terminado una
órbita, el satélite viaja a una velocidad suficiente para contrarrestar
la atracción terrestre y comenzar una segunda órbita elíptica.

28. 1. LANZAMIENTO
• El centro de lanzamiento de satélites debe estar
situado lo más próximo al ecuador, con el fin de
aprovechar la velocidad de rotación máxima de la
Tierra durante un lanzamiento hacia el este,
consagrando toda la capacidad propulsora del lanzador
con un mínimo de maniobras orbitales de cambio de
plano, que resultan costosas en términos energéticos.
• La misión de poner en órbita un satélite
geoestacionario puede ser llevada a cabo por
diferentes tipos de lanzadores. En la actualidad hay
desarrollados dos tipos de tecnología: ELV (Expendabel
Launch Vehicles) y STS (Space Transportation System).

29. 1. LANZAMIENTO (ELV)
• Tecnología ELV: fue la primera que se desarrolló. La mayoría
de lanzadores exixtentes se basan en esta tecnología. Sus
dos principales propiedades son:
• o El vehículo se pierde en cada lanzamiento, es decir, no
es recuperable.
• o No lleva tripulación humana.
• El vehículo tiene la forma de un típico cohete espacial:
cilíndrica, más ancho en la base inferior que en la superior,
está formado por varias etapas o partes que se van
soltando y cayendo a medida que su combustible se agota.
La secuencia de lanzamiento incluye el desplazamiento de
la lanzadera hasta la órbita de aparcamiento e inserta el
satélite en una órbita de transferencia, a partir de aquí es
ya él mismo el que debe encargarse de llegar a la órbita
geoestacionaria.

30. 1. LANZAMIENTO (ELV)
Familia
Delta
Familia
Atlas

31. 1. LANZAMIENTO (STS)
• Tecnología STS: su desarrolo es posterior al de los ELV y viene
motivado por un intento de reducir los costes de los lanzamientos.
En contraste con los vehículos no recuperables, sus principales
características son:
• o
La mayor parte de los componentes del lanzador son
recuperables.
• o
Lleva tripulación humana.
• Está formado por una nave con forma de avión, que se ayuda en su
despegue vertical por dos propulsores auxiliares ajenos a la nave. El
conjunto se completa con un gran depósito de combustible. A él
van sujetos tanto la nave como los propulsores auxiliares. Más tarde
perderá tanto los propulsores como el depósito. El satélite es
liberado en la órbita baja. Con la tecnología STS las interfases entre
el satélite y el lanzador son mucho más complicadas que en caso de
vehículos no recuperables. En este caso la carga útil es transportada
en la bodega del interior de la nave.

32. 1. LANZAMIENTO (STS)
Space Shuttle de la NASA

33. 2. ÓRBITAS
• Órbita circular: una órbita cuya excentricidad es cero y su
trayectoria es un círculo.
• Órbita elíptica: una órbita cuya excentricidad es mayor que
cero pero menor que uno y su trayectoria tiene forma de
elipse.
• Órbita de transferencia de Hohmann: una maniobra orbital
que traslada a una nave desde una órbita circular a otra.
• Órbita de captura: una órbita parabólica de velocidad alta
donde el objeto se acerca del planeta.
• Órbita de escape: una órbita parabólica de velocidad alta
donde el objeto se aleja del planeta.
• Órbita cementerio: una órbita a unos cientos de kilómetros
por encima de la geosíncrona donde se trasladan los
satélites cuando acaba su vida útil.

34. 2.1 Órbita de transferencia de
Hohmann
• La teoría de la órbita de transferencia de
Hohmann se basa en cambios de velocidad
instantáneos para crear órbitas circulares, por
lo que la nave espacial que utiliza una órbita
de transferencia de Hohmann utilizará
generalmente motores de gran empuje para
reducir la cantidad de combustible adicional.

35. 2.1 Órbita de transferencia de
Hohmann
• La órbita de transferencia de Hohmann es
una mitad de una órbita elíptica que toca
tanto la órbita inicial que se desea dejar
(en verde en el diagrama) y la órbita final
que se quiere alcanzar (en rojo en el
diagrama). La órbita de transferencia (en
amarillo en el diagrama) se inicia
disparando el motor de la nave espacial
para acelerarla creando una órbita
elíptica; esto añade energía a la órbita de
la nave espacial. Cuando la nave alcanza la
órbita final, su velocidad orbital debe ser
incrementada de nuevo para hacer una
nueva órbita circular; el motor acelera de
nuevo para alcanzar la velocidad
necesaria.

36. 2.2 ÓRBITA ELÍPTICA
• Se denomina órbita elíptica a la de un astro que
gira en torno a otro describiendo una elipse. El
astro central se sitúa en uno de los focos de la
elipse. A este tipo pertenecen las órbitas de los
planetas del Sistema Solar. En astrodinámica o
mecánica celeste y geometría una órbita elíptica
tiene una excentricidad mayor que cero y menor
que uno (si posee excentricidad 0 es una órbita
circular). La energía específica de una órbita
elíptica es negativa.

37. 2.2 ÓRBITA ELÍPTICA (APOGEO Y PERIGEO)
• Apogeo es el punto en una órbita elíptica alrededor de
un planeta, en el que un cuerpo se encuentra más
alejado del centro de ésta. Un cuerpo en órbita
alrededor de un planeta se mueve más lentamente
cuando se encuentra en su apogeo debido a que,
según la segunda ley de Kepler, en su recorrido por la
elipse el cuerpo barre áreas iguales en el mismo
tiempo.
• Se denomina perigeo al punto de la órbita elíptica que
recorre un cuerpo natural o artificial alrededor de la
Tierra, en el cual dicho cuerpo se halla más cerca del
centro de la misma.

38. 2.2 ÓRBITA ELÍPTICA (APOGEO Y PERIGEO)

39. 2.3 ÓRBITA CEMENTERIO
• La órbita cementerio es una zona orbital por encima de
la órbita geoestacionaria donde se colocan los satélites
al final de su vida operacional. Es una medida realizada
para disminuir la probabilidad de colisiones con otros
satélites operacionales y de que se genere basura
espacial, en esa órbita muy comercial.
• La transferencia a la órbita cementerio desde la órbita
geoestacionaria sin embargo requiere una cantidad de
combustible tal como la que necesitaría durante
aproximadamente tres meses para el mantenimiento
de su posición en estación.